SIKA SCHWEIZ AG Tüffenwies 16-22 CH-8064 Zürich (Schweiz)SIKA SCHWEIZ AG Tüffenwies 16-22 CH-8064 Zurich (Switzerland)
HITZE-HÄRTBARE EPOXIDHARZZUSAMMENSETZUNGHEAT-CURABLE EPOXY RESIN COMPOSITION
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung betrifft hitzehärtende Zusammensetzungen, welche sich durch eine gleichzeitige hohe Schlagzähigkeit und hohe Glasübergangstemperatur auszeichnen und insbesondere als einkomponentige Klebstoffe, eingesetzt werden können.The invention relates to heat-curing compositions which are distinguished by a simultaneous high impact strength and high glass transition temperature and can be used in particular as one-component adhesives.
Stand der TechnikState of the art
In der Fertigung sowohl von Fahrzeugen und Anbauteilen oder auch Maschinen und Geräten werden anstelle oder in Kombination mit herkömmlichen Fügeverfahren wie Nieten und Stanzen oder Schweissen immer häufiger hochwertige Klebstoffe eingesetzt. Dadurch entstehen Vorteile und neue Möglichkeiten in der Fertigung, beispielsweise die Fertigung von Verbund- und Hybridwerkstoffen oder auch grössere Freiheiten beim Design von Bauteilen. Die Klebstoffe müssen für eine Anwendung in der Fahrzeugherstellung gute Haftungen auf allen eingesetzten Untergründen, insbesondere elektrolytisch verzinkten, feuerverzinkten, und nachträglich phosphatierten Stahlblechen, beölten Stahlblechen sowie auf verschiedenen Aluminiumtypen aufweisen. Diese guten Haftungseigenschaften müssen besonders auch nach Alterung (Wechselklima, Salzsprühbad etc.) ohne grosse Qualitätseinbussen erhalten bleiben. Wenn die Klebstoffe als Rohbauklebstoffe eingesetzt werden, ist die Auswaschbeständigkeit dieser Klebstoffe von grosser Wichtigkeit, damit die Prozess-Sicherheit beim Hersteller garantiert werden kann.In the manufacture of vehicles and add-on parts as well as machines and devices, high-quality adhesives are increasingly being used instead of or in combination with conventional joining processes such as riveting and punching or welding. This creates advantages and new possibilities in production, for example the production of composite and hybrid materials or greater freedom in the design of components. For use in vehicle manufacture, the adhesives must have good adhesions on all substrates used, in particular electrolytically galvanized, hot-dip galvanized and subsequently phosphated steel sheets, oiled steel sheets and on various types of aluminum. These good adhesive properties must be maintained without major quality losses, especially after aging (changing climate, salt spray bath, etc.). If the adhesives are used as structural adhesives, the wash-out resistance of these adhesives is of great importance so that process safety can be guaranteed at the manufacturer.
Die Auswaschbeständigkeit kann mit oder ohne Vorgelierung erreicht werden. Für die Erreichung einer ausreichenden Auswaschbeständigkeit kann
der Klebstoff pastös sein und in einem Rohbauofen innert kurzer Zeit oder mittels Induktionsheizung der Fügeteile vorgeliert werden.The washout resistance can be achieved with or without pre-gelling. To achieve sufficient resistance to washing out the adhesive should be pasty and pre-gelled in a shell oven within a short time or by means of induction heating of the parts to be joined.
Die Klebstoffe für den Rohbau müssen unter den üblichen Einbrennbedingungen von idealerweise 30 Min. bei 180°C aushärten. Des weiteren müssen sie aber auch bis circa 220°C beständig sein. Weitere Anforderungen für einen solchen gehärteten Klebstoff beziehungsweise der Verklebung sind die Gewährleistung der Betriebssicherheit sowohl bei hohen Temperaturen bis circa 85°C als auch bei tiefen Temperaturen bis circa -40°C. Da es sich bei diesen Klebstoffen um strukturelle Klebstoffe handelt und deshalb diese Klebstoffe strukturelle Teile verkleben, ist eine hohe Festigkeit des Klebstoff von grösster Wichtigkeit.The adhesives for the body-in-white must harden under the usual curing conditions of ideally 30 minutes at 180 ° C. Furthermore, they must also be stable up to around 220 ° C. Further requirements for such a hardened adhesive or the gluing are the guarantee of operational safety both at high temperatures down to around 85 ° C and at low temperatures down to around -40 ° C. Since these adhesives are structural adhesives and therefore these adhesives bond structural parts, high strength of the adhesive is of the utmost importance.
Herkömmliche Epoxidklebstoffe zeichnen sich durch eine hohe mechanische Festigkeit, insbesondere eine hohe Zugfestigkeit und hohe Zugscherfestigkeit auf. Bei schlagartiger Beanspruchung der Verklebung sind klassische Epoxidklebstoffe jedoch meist zu spröde und können deshalb unter Crashbedingungen, bei denen sowohl grosse Zug- als auch Schälbeanspruchungen auftreten, den Anforderungen insbesondere der Automobilindustrie bei weitem nicht genügen. Ebenfalls ungenügend sind auch die Festigkeiten bei hohen, insbesondere aber bei tiefen Temperaturen. Es werden verschiedene Ansätze vorgeschlagen, um die Sprödigkeit der Epoxidklebstoffe bei schlagartiger Beanspruchung zu reduzieren. In der Literatur werden im Wesentlichen zwei Methoden vorgeschlagen, wie die Schlagzähigkeit von Epoxidklebstoffen verbessert werden kann. Einerseits kann das Ziel durch die Beimengung von zumindest teilvernetzten hochmolekularen Verbindungen wie Latices von Kern/Schale-Polymeren oder anderen flexibilisierenden Polymeren und Copolymeren erreicht werden. Andererseits kann auch durch Einführung von Weichsegmenten, z.B. durch die entsprechende Modifizierung der Epoxidkomponenten eine gewisse Zähigkeitserhöhung erreicht werden.Conventional epoxy adhesives are characterized by high mechanical strength, in particular high tensile strength and high tensile shear strength. When the bond is suddenly stressed, however, classic epoxy adhesives are usually too brittle and can therefore by no means meet the requirements of the automotive industry in crash conditions in which both large tensile and peel stresses occur. The strength at high, but especially at low, temperatures is also insufficient. Various approaches are proposed to reduce the brittleness of the epoxy adhesives in the event of sudden stress. Essentially, two methods are proposed in the literature for improving the impact strength of epoxy adhesives. On the one hand, the goal can be achieved by admixing at least partially crosslinked high-molecular compounds such as latices of core / shell polymers or other flexibilizing polymers and copolymers. On the other hand, by introducing soft segments, e.g. a certain increase in toughness can be achieved by appropriate modification of the epoxy components.
Entsprechend der erstgenannten Technik wird in US 5,290,857 und US 5,686,509 beschrieben, wie Epoxidharze schlagzäher gemacht werden können, indem ein feines, pulverförmiges Kern/Schalenpolymer in die Epoxid-
matrix eingemischt wird. Dadurch entstehen in der hart-spröden Epoxidmat ix hochelastische Domänen, welche die Schlagzähigkeit erhöhen. Solche Kern/Schalenpolymere sind in US 5,290,857 basierend auf Acrylat- oder Methacrylat-polymere beschrieben. Ähnliche Zusammensetzungen beschreibt US 5,686,509 basierend auf ionisch vernetzten Polymerpartikeln, deren Kernpolymer aus vernetzten Dienmonomeren, das Schalen-Copolymer aus vernetzten Acryl-, Methacryl- und ungesättigten Carbonsäuremonomeren bestehen.According to the first-mentioned technique, US Pat. No. 5,290,857 and US Pat. No. 5,686,509 describe how epoxy resins can be made more impact-resistant by adding a fine, powdery core / shell polymer into the epoxy resin. matrix is mixed. This creates highly elastic domains in the hard, brittle Epoxidmat ix, which increase the impact resistance. Such core / shell polymers are described in US 5,290,857 based on acrylate or methacrylate polymers. No. 5,686,509 describes similar compositions based on ionically crosslinked polymer particles, the core polymer of which consists of crosslinked diene monomers and the shell copolymer of crosslinked acrylic, methacrylic and unsaturated carboxylic acid monomers.
Entsprechend der zweitgenannten Technik werden in PatentAccording to the second technique mentioned in patent
US 4,952,645 Epoxidharz-Zusammensetzungen beschrieben, welche durch die Umsetzung mit aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Carbonsäuren, insbesondere di- oder trimeren Fettsäuren, sowie mit aliphatischen oder cyclo-aliphatischen Diolen flexibilisiert wurden. Solche Zusammensetzungen sollen sich durch eine erhöhte Flexibilität insbesondere bei tiefen Temperaturen auszeichnen.No. 4,952,645 describes epoxy resin compositions which have been made more flexible by reaction with aliphatic, cycloaliphatic or aromatic carboxylic acids, in particular di- or trimeric fatty acids, and with aliphatic or cyclo-aliphatic diols. Such compositions should be characterized by increased flexibility, especially at low temperatures.
Ebenfalls bekannt ist die Modifizierung von Epoxidklebstoffen mittels Polyurethan-Epoxid-Addukten. Dabei werden die endständigen Isocyanat- gruppen von Prepolymeren mit mindestens einem Epoxidharz umgesetzt, wobei ein bei Raumtemperatur fester Schmelzklebstoff erhalten wird. Diese Methode wird in EP 0343676 beschrieben.The modification of epoxy adhesives using polyurethane-epoxy adducts is also known. The terminal isocyanate groups of prepolymers are reacted with at least one epoxy resin, giving a hot melt adhesive that is solid at room temperature. This method is described in EP 0343676.
Bekannt ist auch, dass Epoxidharze mit Elastomeren wie synthetischen Kautschuken und deren Derivaten flexibilisiert werden können. Der Haupteffekt beruht dabei auf der nur teilweisen Mischbarkeit der Epoxidharze und den entsprechenden derivatisierten synthetischen Kautschuken, wodurch beim Herstellprozess heterodisperse Phasen entstehen, welche einen den Kern/Schale-Polymeren vergleichbaren Effekt haben. Die Einstellung dieser Überstruktur ist sowohl von der mengenmässigen Zusammensetzung als auch von den Prozessführung während des Härtungsprozesses abhängig. In der dem Fachmann bekannten Literatur werden als besonders bevorzugte Ausgangsverbindungen für diese Flexibilisierungstechnik carboxylterminierte Poly-butadien-Acrylnitril-Copoly- mere beschrieben, welche mit Epoxidharzen umgesetzt werden. In
US 5,278,257 und WO 0 037 554 werden Epoxidklebstoff-Formulierungen beschrieben, welche als Hauptkomponenten Addukte mit Epoxidendgruppen, hergestellt durch die Reaktion von Carboxylterminierten Butadien-Acrylnitril- oder Butadien-Methacrylat-Verbindungnen (oder auch deren Styrolcopoly- meren) mit Epoxidharzen, sowie phenol-terminierte Polyurethane bzw. Polyhamstoffe enthalten. Solche Klebstoffe können hohe Werte bei schälender, schlagender oder schlagschälender Beanspruchung aufweisen.It is also known that epoxy resins can be made more flexible with elastomers such as synthetic rubbers and their derivatives. The main effect is based on the partial miscibility of the epoxy resins and the corresponding derivatized synthetic rubbers, which results in heterodisperse phases in the manufacturing process, which have a comparable effect to the core / shell polymers. The setting of this superstructure depends both on the quantitative composition and on the process control during the hardening process. The literature known to the person skilled in the art describes carboxyl-terminated poly-butadiene-acrylonitrile copolymers which are reacted with epoxy resins as particularly preferred starting compounds for this flexibilization technique. In No. 5,278,257 and WO 0 037 554 describe epoxy adhesive formulations which contain adducts with epoxy end groups as main components, produced by the reaction of carboxyl-terminated butadiene-acrylonitrile or butadiene-methacrylate compounds (or also their styrene copolymers) with epoxy resins, and also phenolic contain terminated polyurethanes or polyureas. Such adhesives can have high values for peeling, impact or impact peeling stress.
Generell ist ein grosser Nachteil des Standes der Technik, dass durch die Erhöhung der Schlagzähigkeit die Glasumwandlungstemperatur und/oder die Festigkeit der Klebstoffe reduziert wird, beziehungsweise dass durch die Erhöhung der Glasumwandlungstemperatur in der Regel zwar die Festigkeit erhöht wird, aber die Schlagzähigkeit sowie die Adhäsion und im speziellen die Schälfestigkeit reduziert wird. Dies beschränkt den Einsatz als strukturellen Rohbauklebstoff deshalb sehr stark, insbesondere weil äusserst hohe Anforderung an einen Crash-resistenten Klebstoff gestellt werden.In general, a major disadvantage of the prior art is that the glass transition temperature and / or the strength of the adhesives is reduced by increasing the impact strength, or that the strength is generally increased by increasing the glass transition temperature, but the impact strength and the adhesion and in particular the peel strength is reduced. This limits the use as structural structural adhesive very strongly, especially because extremely high demands are placed on a crash-resistant adhesive.
Weiterhin ist die Verwendung von Flüssigkautschuken dahin gehend sehr nachteilig, dass der Umfang der Phasenseparierung und damit auch die Verbesserung der Schlagzähigkeit sehr stark von den Herstell- beziehungsweise Aushärtungsbedingungen beeinflusst wird, was zu starken Schwankungen in den Eigenschaften führt.Furthermore, the use of liquid rubbers is very disadvantageous in that the extent of the phase separation and thus also the improvement in the impact resistance are very strongly influenced by the manufacturing or curing conditions, which leads to large fluctuations in the properties.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, neue, bei Raumtemperatur stabile, einkomponentige hitzehärtende Zusammensetzungen, insbesondere Klebstoffe und Schmelzklebstoffe, bereitzustellen, welche einerseits eine hohe Festigkeit und andererseits eine hohe Glasübergangstemperatur, vorteilhaft eine solche von mindestens etwa 85°C, aufweisen. Dies wird insbesondere ohne Verwendung von Flüssigkautschuken und die damit verbundenen Abhängigkeiten von den Herstell- beziehungsweise von den Aushärtungsbedingungen erreicht.
Diese Eigenschaften sind besonders wichtig, um eine Verklebung auch im Falle eines Unfalls (Crash) zu gewährleisten und damit den modernsten Sicherheitsanforderungen im Fahrzeugbau zu entsprechen.It is the object of the present invention to provide new, one-component heat-curing compositions which are stable at room temperature, in particular adhesives and hot-melt adhesives, which on the one hand have high strength and on the other hand have a high glass transition temperature, advantageously one of at least about 85 ° C. This is achieved in particular without the use of liquid rubbers and the associated dependencies on the manufacturing or curing conditions. These properties are particularly important in order to guarantee bonding even in the event of an accident (crash) and thus to meet the most modern safety requirements in vehicle construction.
Überraschenderweise konnte dieses Ziel durch die erfindungsgemässe Zusammensetzung gemäss Anspruch 1 erfüllt werden. Insbesondere hat sich unerwarteterweise gezeigt, dass besonders durch den Einsatz eines Thixotropiermittels auf Basis von Harnstoffderivaten in einem nicht-diffundier- endem Trägermaterial, wie es in Patentanmeldung EP 1 152 019 A1 beschrieben ist, eine äusserst starke Verbesserung der Schlagzähigkeit erreicht werden kann. Ebenfalls unerwartet war, dass das in Anspruch 1 verwendete, bezüglich Glasübergangstemperatur optimierte Epoxid-Addukt nicht die erwartete Verminderung in der Schlagzähigkeit bewirkte.Surprisingly, this goal could be achieved by the composition according to the invention. In particular, it has been shown, unexpectedly, that an extremely strong improvement in impact strength can be achieved in particular by using a thixotropic agent based on urea derivatives in a non-diffusing carrier material, as described in patent application EP 1 152 019 A1. It was also unexpected that the epoxy adduct used in claim 1, which was optimized with regard to the glass transition temperature, did not bring about the expected reduction in impact strength.
Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen, welche mindestens ein Epoxidharz A mit durchschnittlich mehr als einer Epoxidgruppe pro Molekül; mindestens ein Epoxid-Addukt B mit durchschnittlich mehr als einer Epoxidgruppe pro Molekül; mindestens ein Thixotropiermittel C, auf Basis von Harnstoffderivat in einem nicht-diffundierenden Trägermaterial; und mindestens einen Härter D für Epoxidharze, welcher durch erhöhte Temperatur aktiviert wird, enthalten.The present invention relates to compositions which comprise at least one epoxy resin A with an average of more than one epoxy group per molecule; at least one epoxy adduct B with an average of more than one epoxy group per molecule; at least one thixotropic agent C, based on urea derivative in a non-diffusing carrier material; and contain at least one hardener D for epoxy resins, which is activated by elevated temperature.
Gemäss bevorzugten Ausführungsformen sind weiterhin Zusammensetzungen beschrieben, die zusätzlich noch mindestens ein Kern/Schalen- Polymer E und/oder mindestens einen Füllstoff F und/oder mindestens einen Reaktivverdünner G enthalten.According to preferred embodiments, compositions are also described which additionally contain at least one core / shell polymer E and / or at least one filler F and / or at least one reactive diluent G.
Zusätzlich werden die Verwendung dieser Zusammensetzung als einkomponentiger Klebstoff sowie Verfahren der Herstellung der Zusammensetzung beschrieben.In addition, the use of this composition as a one-component adhesive and methods of producing the composition are described.
Weiterhin wird die Verwendung des Thixotropiermittel C auf Basis von Harnstoffderivat in einem nicht-diffundierenden Trägermaterial als Mittel zur Erhöhung der Schlagzähigkeit beschrieben.
Weg zur Ausführung der ErfindungFurthermore, the use of the thixotropic agent C based on urea derivative in a non-diffusing carrier material is described as an agent for increasing the impact strength. Way of carrying out the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen, welche mindestens ein Epoxidharz A mit durchschnittlich mehr als einer Epoxidgruppe pro . Molekül; mindestens ein Epoxid-Addukt B mit durchschnittlich mehr als einer Epoxidgruppe pro Molekül; mindestens ein Thixotropiermittel C, auf Basis von Harnstoffderivat in einem nicht-diffundierenden Trägermaterial und mindestens einen Härter D für Epoxidharze, welcher durch erhöhte Temperatur aktiviert wird, enthalten.The present invention relates to compositions which contain at least one epoxy resin A with an average of more than one epoxy group per. Molecule; at least one epoxy adduct B with an average of more than one epoxy group per molecule; contain at least one thixotropic agent C based on urea derivative in a non-diffusing carrier material and at least one hardener D for epoxy resins which is activated by elevated temperature.
Das Epoxidharz A weist durchschnittlich mehr als eine Epoxidgruppe pro Molekül auf. Bevorzugt sind 2, 3 oder 4 Epoxidgruppen pro Molekül..Epoxy resin A has on average more than one epoxy group per molecule. 2, 3 or 4 epoxy groups per molecule are preferred.
Vorzugsweise handelt es sich beim Epoxidharz A um ein Flüssigharz, insbesondere Diglycidylether von Bisphenol-A (DGEBA), vom Bisphenol-F sowie von Bisphenol-A/F (Die Bezeichnung ,A/F' verweist hierbei auf eineEpoxy resin A is preferably a liquid resin, in particular diglycidyl ether of bisphenol-A (DGEBA), of bisphenol-F and of bisphenol-A / F (the designation 'A / F' here refers to a
Mischung von Aceton mit Formaldehyd, welche als Edukt bei dessen Herstellung verwendet wird). Durch die Herstellungsverfahren dieser Harze bedingt, ist klar, dass in den Flüssigharzen auch höher molekulareMixture of acetone with formaldehyde, which is used as a starting material in its production). Due to the manufacturing process of these resins, it is clear that in the liquid resins also higher molecular weight
Bestandteile enthalten sind. Solche Flüssigharze sind beispielsweise alsComponents are included. Such liquid resins are, for example, as
Araldite GY 250, Araldite PY 304, Araldit GY 282 (Vantico) oder D.E.R 331Araldite GY 250, Araldite PY 304, Araldit GY 282 (Vantico) or D.E.R 331
(Dow) erhältlich.(Dow) available.
Das Epoxid-Addukt B ist ein Epoxid-Addukt des Typs B1 und gegebenenfalls B2.The epoxy adduct B is an epoxy adduct of type B1 and optionally B2.
Das Epoxid-Addukt B1 ist erhältlich durch die Reaktion mindestens einer Dicarbonsäure, bevorzugt mindestens einer dimeren Fettsäure, insbesondere mindestens einer dimeren C4 - C20 Fettsäure (entsprechend einer C8 - C40 Dicarbonsäure) mit mindestens einem Diglycidylether, insbesondere Bisphenol-A-Diglycidylether, Bisphenol-F-Diglycidylether oder Bisphenol-A/F-Diglycidylether. Das Epoxid-Addukt B1 weist einen flexibilisierenden Charakter auf.The epoxy adduct B1 can be obtained by the reaction of at least one dicarboxylic acid, preferably at least one dimeric fatty acid, in particular at least one dimeric C4-C20 fatty acid (corresponding to a C8-C40 dicarboxylic acid) with at least one diglycidyl ether, in particular bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F-diglycidyl ether or bisphenol A / F-diglycidyl ether. The epoxy adduct B1 has a flexibilizing character.
Das Epoxid-Addukt B2 ist erhältlich durch die Reaktion von mindestens einem Bis(aminophenyl)sulfon-lsomeren oder mindestens eines aromatischen Alkohols mit mindestens einem Diglycidylether. Der aromatische
Alkohol ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe von 2,2-Bis(4-hydroxy- phenyl)propan (=Bisphenol-A), Bis(4-hydroxyphenyl)methan (=Bisphenol-F), Bis(4-hydroxyphenyl)sulfon, Hydrochinon, Resorcin, Brenzkatechin, Naphtho- hydrochinon, Naphtoresorcin, Dihydroxynaphthalin, Dihydroxyanthrachinon, Dihydroxy-biphenyl, 3,3-bis(p-hydroxyρhenyl)phthalide, 5,5-Bis(4-hydroxy- phenyl)hexahydro-4,7-methanoindan sowie alle Isomeren der vorgenannten Verbindungen. Die bevorzugten Bis(aminophenyl)sulfon-lsomeren sind Bis(4- aminophenyl)sulfon und Bis(3-aminophenyl)sulfon. Beim Diglycidylether handelt es sich insbesondere um Bisphenol-A-Diglycidylether, Bisphenol-F- Diglycidylether oder Bisphenol-A/F-Diglycidylether. Als besonders bevorzugter aromatischen Alkohol ist Bis(4-hydroxyphenyl)sulfon geeignet. Das Epoxid- Addukt B2 weist eine eher starre Struktur auf.The epoxy adduct B2 can be obtained by the reaction of at least one bis (aminophenyl) sulfone isomer or at least one aromatic alcohol with at least one diglycidyl ether. The aromatic Alcohol is preferably selected from the group of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (= bisphenol-A), bis (4-hydroxyphenyl) methane (= bisphenol-F), bis (4-hydroxyphenyl) sulfone, Hydroquinone, resorcinol, pyrocatechol, naphtho hydroquinone, naphthoresorcinol, dihydroxynaphthalene, dihydroxyanthraquinone, dihydroxy-biphenyl, 3,3-bis (p-hydroxyρhenyl) phthalide, 5,5-bis (4-hydroxyphenyl) hexahydro-4,7- methanoindane and all isomers of the aforementioned compounds. The preferred bis (aminophenyl) sulfone isomers are bis (4-aminophenyl) sulfone and bis (3-aminophenyl) sulfone. The diglycidyl ether is especially bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether or bisphenol A / F diglycidyl ether. Bis (4-hydroxyphenyl) sulfone is suitable as a particularly preferred aromatic alcohol. The epoxy adduct B2 has a rather rigid structure.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt als Epoxid-Addukt B als eine Kombination von Epoxid-Addukt B1 und Epoxid-Addukt B2 vor.In a particularly preferred embodiment, the epoxy adduct B is a combination of epoxy adduct B1 and epoxy adduct B2.
Das Epoxid-Addukt B weist bevorzugt ein Molekulargewicht von 700 - 6000 g/mol, vorzugsweise 900 - 4000 g/mol, insbesondere 1000 - 3300 g/mol auf. Unter .Molekulargewicht' oder .Molgewicht' wird hier und im Folgenden das Molekulargewichtsmittel Mw verstanden. Die Herstellung des Epoxid-Adduktes B erfolgt in der dem Fachmann bekannter Weise.The epoxy adduct B preferably has a molecular weight of 700 to 6000 g / mol, preferably 900 to 4000 g / mol, in particular 1000 to 3300 g / mol. “Molecular weight” or “molecular weight” is understood here and below to mean the molecular weight M w . The epoxy adduct B is prepared in a manner known to those skilled in the art.
Vorteilhaft beträgt der Gesamtanteil von Epoxidharz A 12 - 50 Gewichts-%, vorzugsweise 17 - 45 Gewichts-%, bezogen auf die Gewichtsumme von A+B. Unter .GesamtanteiP wird hier und im Folgenden jeweils die Summe aller zu dieser Kategorie gehörenden Bestandteile verstanden. Enthält beispielsweise eine Zusammensetzung 2 Epoxidharze A, so ist der Gesamtanteil die Summe dieser zwei Epoxidharze.The total proportion of epoxy resin A is advantageously 12-50% by weight, preferably 17-45% by weight, based on the total weight of A + B. Here and in the following, the overall total is understood to mean the sum of all components belonging to this category. If, for example, a composition contains 2 epoxy resins A, the total proportion is the sum of these two epoxy resins.
Weiterhin vorteilhaft beträgt der Gesamtanteil des Epoxidharz A und Epoxid-Addukt B in der Summe 20 - 70 Gewichts-%, vorzugsweise 35 - 65 Gewichts-%, bezogen auf das Gewicht der gesamten Zusammensetzung.
Für die Synthese des Epoxid-Adduktes kann ein dem Fachmann bekannter Katalysator verwendet werden, wie beispielsweise Triphenylphosphin.The total proportion of epoxy resin A and epoxy adduct B is further advantageously 20-70% by weight, preferably 35-65% by weight, based on the weight of the total composition. A catalyst known to the person skilled in the art, such as triphenylphosphine, can be used for the synthesis of the epoxy adduct.
Weiterhin enthält die Zusammensetzung mindestens einThe composition also contains at least one
Thixotropiermittel C, auf Basis von Harnstoffderivat in einem nicht- diffundierenden Trägermaterial. Vorteilhaft enthält dieses Thixotropiermittel C ein blockiertes Polyurethanpräpolymer als Trägermaterial. Die Herstellung von solchen Harnstoffderivaten und Trägermaterialien sind im Detail in der Patentanmeldung EP 1 152019 A1 beschrieben.Thixotropic agent C, based on urea derivative in a non-diffusing carrier material. This thixotropic agent C advantageously contains a blocked polyurethane prepolymer as the carrier material. The production of such urea derivatives and carrier materials are described in detail in patent application EP 1 152019 A1.
Das Harnstoffderivat ist ein Umsetzungsprodukt eines aromatischen monomeren Diisocyanates mit einer aliphatischen Aminverbindung. Es ist auch durchaus möglich, mehrere unterschiedliche monomere Diisocyanate mit einer oder mehreren aliphatischen Aminverbindungen oder ein monomeres Diisocyanat mit mehreren aliphatischen Aminverbindungen umzusetzen. Als besonders vorteilhaft hat sich das Umsetzungsprodukt von 4,4'-Diphenyl- methylen-diisocyanat (MDI) mit Butylamin erwiesen.The urea derivative is a reaction product of an aromatic monomeric diisocyanate with an aliphatic amine compound. It is also entirely possible to implement several different monomeric diisocyanates with one or more aliphatic amine compounds or one monomeric diisocyanate with several aliphatic amine compounds. The reaction product of 4,4'-diphenylmethylene diisocyanate (MDI) with butylamine has proven to be particularly advantageous.
Vorteilhaft beträgt der Gesamtanteil des Thixotropiermittels C 5 - 40 Gewichts-%, vorzugsweise 10 - 25 % Gewichts-%, bezogen auf das Gewicht der gesamten Zusammensetzung. Der Anteil des Harnstoffderivats beträgt vorteilhaft 5 - 50 Gewichts-%, vorzugsweise 15 - 30 Gewichts-%, bezogen auf das Gewicht des Thixotropiermittels C.The total proportion of the thixotropic agent C is advantageously 5-40% by weight, preferably 10-25% by weight, based on the weight of the overall composition. The proportion of the urea derivative is advantageously 5-50% by weight, preferably 15-30% by weight, based on the weight of the thixotropic agent C.
Die erfindungsgemässe Zusammensetzung enthält weiterhin mindestens einen Härter D für Epoxidharze, welcher durch erhöhte Temperatur aktiviert wird. Es handelt sich hierbei vorzugsweise um einen Härter, welcher ausgewählt ist aus der Gruppe Dicyandiamid, Guanamine, Guanidine, Aminoguanidine und deren Derivate. Weiterhin sind katalytisch wirksame substituierte Harnstoffe wie Phenyl-Dimethylhamstoffe, insbesondere p-Chlorphenyl-N,N-dimethylhamstoff (Monuron), 3-Phenyl-1 ,1-dimethylham- stoff (Fenuron) oder 3,4-Dichlorphenyl-N,N-dimethylhamstoff (Diuron). Weiterhin können Verbindungen der Klasse der Imidazole und Amin-Komplexe eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist Dicyandiamid.
Vorteilhaft beträgt der Gesamtanteil des Härters D 1 - 6 Gewichts-%, vorzugsweise 2 - 4 Gewichts-%, bezogen auf das Gewicht der gesamten Zusammensetzung.The composition according to the invention further contains at least one hardener D for epoxy resins, which is activated by elevated temperature. This is preferably a hardener which is selected from the group of dicyandiamide, guanamines, guanidines, aminoguanidines and their derivatives. Furthermore, catalytically active substituted ureas such as phenyl-dimethyl urea, in particular p-chlorophenyl-N, N-dimethyl urea (monuron), 3-phenyl-1, 1-dimethyl urea (fenuron) or 3,4-dichlorophenyl-N, N- dimethyl urea (diuron). Compounds of the class of imidazoles and amine complexes can also be used. Dicyandiamide is particularly preferred. The total proportion of hardener D is advantageously 1-6% by weight, preferably 2-4% by weight, based on the weight of the entire composition.
In einer weiteren Ausführungsform enthält die erfindungsgemässeIn a further embodiment, the invention contains
Zusammensetzung weiterhin mindestens ein Kem/Schalen-Polymer E. Bevorzugt besteht der Kern des Kern/Schalenpolymers aus einem Polymer mit einer Glasübergangstemperatur von -30°C oder tiefer und die Schale des Kern/Schalenpolymers aus einem Polymer mit einer Glasübergangstemperatur von 70°C oder höher. Beispiele für Polymere, die als Kernmaterial eingesetzt werden können, sind Polybutadien, Polyacrylsäure- und Polymethacryl- säureester sowie deren Co- oder Terpolymere mit Polystyrol, Polyacrylnitril oder Polysulfid. Vorzugsweise enthält das Kemmaterial Polybutadien oder Polybutylacrylat. Beispiele für Schalenpolymere sind Polystyrol, Polyacrylnitril, Polyacrylat- und -methaerylatmono-, -co- oder -terpolymere oder Styrol/- Acrylnitril/Glycidylmethacrylat-Terpolymere. Vorzugsweise wird Polymethyl- methacrylat als Polymer für die Schalen eingesetzt. Die Grosse solcher Kern/Schalenpolymere beträgt zweckmässig 0.05 - 30 μm, vorzugsweise 0.05 - 15 μm. Insbesondere gelangen Kern/Schalenpolymere mit einer Grosse von kleiner als 3 μm zur Anwendung. Bevorzugt werden Kern/Schalenpolymere eingesetzt, die einen Kern aus Polybutadien oder Polybutadien/Polystyrol enthalten. Dieses Kernmaterial ist vorzugsweise teilvernetzt. Weitere Kemmaterialien sind Polyacrylate und -methacrylate, insbesondere Polyacrylsäure- und Polymethacrylsäureester sowie deren Co- oder Terpolymere.Composition further at least one core / shell polymer E. Preferably, the core of the core / shell polymer consists of a polymer with a glass transition temperature of -30 ° C or lower and the shell of the core / shell polymer consists of a polymer with a glass transition temperature of 70 ° C or higher. Examples of polymers that can be used as the core material are polybutadiene, polyacrylic acid and polymethacrylic acid esters and their copolymers or terpolymers with polystyrene, polyacrylonitrile or polysulfide. The core material preferably contains polybutadiene or polybutyl acrylate. Examples of shell polymers are polystyrene, polyacrylonitrile, polyacrylate and methaerylate mono, co or terpolymers or styrene / acrylonitrile / glycidyl methacrylate terpolymers. Polymethyl methacrylate is preferably used as the polymer for the shells. The size of such core / shell polymers is expediently 0.05-30 μm, preferably 0.05-15 μm. In particular, core / shell polymers with a size of less than 3 μm are used. Core / shell polymers are preferably used which contain a core of polybutadiene or polybutadiene / polystyrene. This core material is preferably partially cross-linked. Other core materials are polyacrylates and methacrylates, in particular polyacrylic acid and polymethacrylic acid esters and their copolymers or terpolymers.
Die Schale besteht vorzugsweise aus Polymeren auf der Basis von Methylmethacrylat, Methacrylsäurecyclohexylester, Acrylsäurebutylester, Styrol, Methacrylnitril.The shell preferably consists of polymers based on methyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, butyl acrylate, styrene, methacrylonitrile.
Kommerziell erhältliche Produkte von Kern/Schalenpolymeren sind beispielsweise F-351 (Zeon Chemicals), Paraloid und Acryloid (Röhm und Haas), Blendex (GE Speciality Chemicals) und ähnliche.
Vorteilhaft beträgt der Gesamtanteil des Kern/Schalen-Polymers E 3 - 20 Gewichts-%, vorzugsweise 5 - 12 Gewichts-%, bezogen auf das Gewicht der gesamten Zusammensetzung.Commercially available core / shell polymer products include F-351 (Zeon Chemicals), Paraloid and Acryloid (Röhm and Haas), Blendex (GE Specialty Chemicals) and the like. The total proportion of the core / shell polymer E is advantageously 3-20% by weight, preferably 5-12% by weight, based on the weight of the entire composition.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Zusammensetzung zusätzlich mindestens einen Füllstoff F. Bevorzugt handelt es sich hierbei um Glimmer, Talk, Kaolin, Wollastonit, Feldspat, Chlorit, Bentonit, Montmorillonit, Calciumcarbonat (gefällt oder gemahlen), Dolomit, Quarz, Kieselsäuren (pyrogen oder gefällt), Cristobalit, Calciumoxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumoxid, Keramikhohlkugeln, Glashohlkugeln, organische Hohlkugeln, Glaskugeln, Farbpigmente. Als Füllstoff F sind sowohl die organisch beschichteten als auch die unbeschichteten kommerziell erhältlichen und dem Fachmann bekannten Formen gemeint.In a preferred embodiment, the composition additionally contains at least one filler F. These are preferably mica, talc, kaolin, wollastonite, feldspar, chlorite, bentonite, montmorillonite, calcium carbonate (precipitated or ground), dolomite, quartz, silicas (pyrogenic or precipitated), cristobalite, calcium oxide, aluminum hydroxide, magnesium oxide, hollow ceramic spheres, hollow glass spheres, hollow organic spheres, glass spheres, color pigments. The filler F means both the organically coated and the uncoated commercially available forms known to the person skilled in the art.
Vorteilhaft beträgt der Gesamtanteil des gesamten Füllstoffs F 5 - 30 Gewichts-%, vorzugsweise 10 - 25 Gewichts-%, bezogen auf das Gewicht der gesamten Zusammensetzung.The total proportion of the total filler F is advantageously 5-30% by weight, preferably 10-25% by weight, based on the weight of the entire composition.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Zusammensetzung zusätzlich mindestens einen epoxidgruppentragenden Reaktivverdünner G. Bei diesen Reaktiwerdünnern G handelt es sich insbesondere um:In a further preferred embodiment, the composition additionally contains at least one reactive diluent G carrying epoxy groups. These reactive diluents G are in particular:
- Glycidylether von monofunktionellen gesättigten oder ungesättigten, verzweigten oder unverzweigten, zyklischen oder offenkettigen C4 - C30 Alkoholen, z.B. Butanolglycidylether, Hexanolglycidylether, 2-Ethylhexanolgly- cidylether, Allylglycidylether, Tetrahydrofurfuryl- und Furfurylglycidylether etc.Glycidyl ethers of monofunctional saturated or unsaturated, branched or unbranched, cyclic or open-chain C4-C30 alcohols, e.g. Butanol glycidyl ether, hexanol glycidyl ether, 2-ethylhexanol glycidyl ether, allyl glycidyl ether, tetrahydrofurfuryl and furfuryl glycidyl ether etc.
- Glycidylether von difunktionellen gesättigten oder ungesättigten, verzweigten oder unverzweigten, zyklischen oder offenkettigen C2 - C30 Alkoholen, z.B Aethylenglykol-, Butandiol-, Hexandiol-, Oktandioldigylcidylether, Cyclohexandimethanoldigylcidylether, Neopentylglycoldiglycidylether etc.- Glycidyl ethers of difunctional saturated or unsaturated, branched or unbranched, cyclic or open-chain C2 - C30 alcohols, e.g. ethylene glycol, butane diol, hexane diol, octane diol digyl cidyl ether, cyclohexane dimethanol diolyl cidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether etc.
- Glycidylether von tri- oder polyfunktionellen, gesättigten oder ungesättigten, verzweigten oder unverzweigten, zyklischen oder offenkettigen
Alkoholen wie epoxidiertes Rhizinusöl, epoxidiertes Trimethylolpropan, epoxidiertes Pentaerythrol oder Polyglycidylether von aliphatischen Polyolen wie Sorbitoi etc.- Glycidyl ethers of trifunctional or polyfunctional, saturated or unsaturated, branched or unbranched, cyclic or open-chain Alcohols such as epoxidized castor oil, epoxidized trimethylolpropane, epoxidized pentaerythrol or polyglycidyl ether of aliphatic polyols such as sorbitoi etc.
- Glycidylether von Phenol- und Anilinverbindungen wie Phenylglycidyl- ether, Kresolglycidylether, p-tert.-Butylphenylglycidylether, Nonylphenol- glycidylether, 3-n-Pentadecenyl-glycidylether (aus Cashewnuss-Schalen-Öl), N,N-Diglycidylanilin etc.- Glycidyl ethers of phenol and aniline compounds such as phenyl glycidyl ether, cresol glycidyl ether, p-tert-butylphenyl glycidyl ether, nonylphenol glycidyl ether, 3-n-pentadecenyl glycidyl ether (from cashew nutshell oil), N, N-diglycidyl ether
- Epoxidierte Tertiäre Amine wie N, N-Diglycidylcyclohexylamin etc.- Epoxidized tertiary amines such as N, N-diglycidylcyclohexylamine etc.
- Epoxidierte Mono- oder Dicarbonsäuren wie Neodecansäure-glycidyl- ester, Methacrylsäureglycidylester, Benzoesäureglycidylester, Phthalsäure-, Tetra- und Hexahydrophthalsäurediglycidylester, Diglycidyiester von dimeren Fettsäuren etc.- Epoxidized mono- or dicarboxylic acids such as neodecanoic acid glycidyl ester, methacrylic acid glycidyl ester, benzoic acid glycidyl ester, phthalic acid, tetra- and hexahydrophthalic acid diglycidyl ester, diglycidyiester of dimeric fatty acids etc.
- Epoxidierte di- oder trifunktionelle, nieder- bis hochmolekulare Polyetherpolyole wie Polyethylenglycol-diglycidylether, Polypropyfeneglycol- diglycidylether etc.- Epoxidized di- or trifunctional, low to high molecular weight polyether polyols such as polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether etc.
Besonders bevorzugt sind Hexandioldiglycidylether,Hexanediol diglycidyl ethers are particularly preferred,
Polypropylenglycoldiglycidylether und Polyethylenglycoldiglycidylether.Polypropylene glycol diglycidyl ether and polyethylene glycol diglycidyl ether.
Vorteilhaft beträgt der Gesamtanteil des epoxidgruppentragenden Reaktivverdünner G 1 - 7 Gewichts-%, vorzugsweise 2 - 6 Gewichts-%, bezogen auf das Gewicht der gesamten Zusammensetzung.The total proportion of the reactive diluent G carrying epoxy groups is advantageously 1-7% by weight, preferably 2-6% by weight, based on the weight of the total composition.
Die Verwendung der Zusammensetzung als einkomponentige Klebstoffe hat sich als besonders erfolgreich gezeigt. Insbesondere sind hiermit hitzehärtende einkomponentige Klebstoffe realisierbar, die sich sowohl durch eine hohe Schlagzähigkeit als auch durch einen hohe Glasübergangstemperatur auszeichnen. Solche Klebstoffe werden für das Verkleben von hitzestabilen Materialien benötigt. Unter hitzestabilen Materialien werden Materialien verstanden, welche bei einer Aushärtetemperatur von 120 - 220 °C, vorzugsweise 150 - 200°C zumindest
während der Aushärtezeit formstabil sind. Insbesondere handelt es sich hierbei um Metalle und Kunststoffe wie ABS, Polyamid, Polyphenylenether, Verbundmaterialien wie SMC, ungesättigte Polyester GFK, Epoxid- oder Acrylatverbundwerkstoffe. Bevorzugt ist die Anwendung, bei der zumindest ein Material ein Metall ist. Als besonders bevorzugte Verwendung gilt das Verkleben von gleichen oder verschiedenen Metallen, insbesondere im Rohbau in der Automobilindustrie. Die bevorzugten Metalle sind vor allem Stahl, insbesondere elektrolytisch verzinkter, feuerverzinkter, beölter Stahl und nachträglich phosphatierter Stahl, sowie Aluminium insbesondere in den im Autobau typischerweise vorkommenden Varianten.The use of the composition as one-component adhesives has proven particularly successful. In particular, heat-curing one-component adhesives can be realized with this, which are characterized both by high impact strength and by a high glass transition temperature. Such adhesives are required for the bonding of heat-stable materials. Heat-stable materials are understood to mean materials which at least have a curing temperature of 120-220 ° C., preferably 150-200 ° C. are dimensionally stable during the curing time. In particular, these are metals and plastics such as ABS, polyamide, polyphenylene ether, composite materials such as SMC, unsaturated polyester GRP, epoxy or acrylate composite materials. The application in which at least one material is a metal is preferred. A particularly preferred use is the bonding of the same or different metals, in particular in the body-in-white in the automotive industry. The preferred metals are above all steel, in particular electrolytically galvanized, hot-dip galvanized, oiled steel and subsequently phosphated steel, and aluminum, in particular in the variants typically occurring in automobile construction.
Mit einem Klebstoff basierend auf einer erfindungsgemässen Zusammensetzung kann vor allem die gewünschte Kombination von hoher Crashfestigkeit und hoher Einsatztemperatur erreicht werden. Ein solcher Klebstoff wird mit den zu verklebenden Materialien kontaktiert und typischerweise bei einer Temperatur von 120 - 220 °C, vorzugsweise 150 - 200°C, ausgehärtet.Above all, the desired combination of high crash resistance and high operating temperature can be achieved with an adhesive based on a composition according to the invention. Such an adhesive is contacted with the materials to be bonded and is typically cured at a temperature of 120-220 ° C, preferably 150-200 ° C.
Selbstverständlich können neben hitzehärtenden Klebstoffen auch Dichtmassen oder Beschichtungen realisiert werden. Ferner eignen sich die erfindungsgemässen Zusammensetzungen nicht nur für den Automobilbau sondern auch für andere Anwendungsgebiete. Besonders naheliegend sind verwandte Anwendungen in Transportmittelbau wie Schiffe, Lastwagen, Busse oder Schienenfahrtzeuge oder im Bau von Gebrauchsgütem wie beispielsweise Waschmaschinen.Of course, in addition to heat-curing adhesives, sealing compounds or coatings can also be implemented. Furthermore, the compositions according to the invention are not only suitable for automobile construction but also for other fields of application. Related applications are particularly obvious in the construction of means of transport such as ships, trucks, buses or rail vehicles or in the construction of consumer goods such as washing machines.
In einer speziellen Weise sind auch Schmelzklebstoffe auf der Basis der erfindungsgemässen Zusammensetzung realisierbar. Hierbei werden die beim Epoxid-Addukt entstehenden Hydroxygruppen mit Isocyanatgruppen bzw. Isocyanatprepolymer umgesetzt. Dadurch wird die Viskosität erhöht, und eine Heissapplikation erforderlich.
BeispieleHot melt adhesives can also be produced in a special way on the basis of the composition according to the invention. The hydroxyl groups formed in the epoxy adduct are reacted with isocyanate groups or isocyanate prepolymer. This increases the viscosity and requires hot application. Examples
Im folgenden sind einige Beispiele aufgezeigt, welche die Erfindung weiter veranschaulichen, den Umfang der Erfindung aber in keiner Weise beschränken sollen. Die in den Beispielen verwendeten Rohstoffe sind wie folgt:The following shows some examples which further illustrate the invention but are not intended to limit the scope of the invention in any way. The raw materials used in the examples are as follows:
Allgemeine Herstellung für Herstellung des Epoxidaddukts B und seiner Mischung mit A (=A/B-Vormischung):General production for production of the epoxy adduct B and its mixture with A (= A / B premix):
A/B-Vormischunα VM1 Bei 110°C wurden unter Vakuum und Rühren 123.9 g einer dimerenA / B premixing VM1 At 110 ° C under vacuum and stirring 123.9 g of a dimeric
Fettsäure, 1.1 g Triphenylphosphin sowie 57.3 g Adipinsäure mit 658 g eines flüssigen DGEBA-Epoxidharzes mit einem Epoxidgehalt von 5.45 eq/kg 5 Stunden lang umgesetzt, bis eine konstante Epoxidkonzentration von 2.85 eq/kg erreicht war. Nach dem Ende der Reaktion wurden dem Reaktionsgemisch zusätzlich 118.2 g flüssigen DGEBA-Epoxidharzes zugegeben.
Es wurden im weiteren andere Mischungen VM2 bis VM4 hergestellt. Dabei wurde die Adipinsäure durch verschiedene aromatische Alkohole in der Art ersetzt, dass ein theoretisch gleicher Epoxidgehalt des Bindemittels von 2.80 - 2.95 eq/kg erreicht wurde:Fatty acid, 1.1 g triphenylphosphine and 57.3 g adipic acid with 658 g of a liquid DGEBA epoxy resin with an epoxy content of 5.45 eq / kg reacted for 5 hours until a constant epoxy concentration of 2.85 eq / kg was reached. After the reaction had ended, an additional 118.2 g of liquid DGEBA epoxy resin were added to the reaction mixture. Other mixtures VM2 to VM4 were also produced. The adipic acid was replaced by various aromatic alcohols in such a way that a theoretically identical epoxy content of the binder of 2.80 - 2.95 eq / kg was achieved:
A/B-Vormischunα VM2A / B premix α VM2
Bei 110°C wurden unter Vakuum und Rühren 123.9 g einer dimeren Fettsäure, 1.1 g Triphenylphosphin sowie 95.0 g 2,2-Bis(4- hydroxyphenyl)propan (= Bisphenol-A) mit 658 g eines flüssigen DGEBA- Epoxidharzes mit einem Epoxidgehalt von 5.45 eq/kg 5 Stunden lang umgesetzt, bis eine konstante Epoxidkonzentration von 2.95 eq/kg erreicht war. Nach dem Ende der Reaktion wurden dem Reaktionsgemisch zusätzlich 118.2 g flüssigen DGEBA-Epoxidharzes zugegeben.At 110 ° C., 123.9 g of a dimeric fatty acid, 1.1 g of triphenylphosphine and 95.0 g of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (= bisphenol-A) with 658 g of a liquid DGEBA epoxy resin with an epoxy content of 5.45 eq / kg reacted for 5 hours until a constant epoxy concentration of 2.95 eq / kg was reached. After the reaction had ended, an additional 118.2 g of liquid DGEBA epoxy resin were added to the reaction mixture.
A/B-Vormischunα VM3A / B pre-mix α VM3
Bei 110°C wurden unter Vakuum und Rühren 123.9 g einer dimeren Fettsäure sowie 28.3 g Adipinsäure, 1.1 g Triphenylphosphin und 47.3 g Bis(4- hydroxyphenyl)sulfon mit 658 g eines flüssigen DGEBA-Epoxidharzes mit einem Epoxidgehalt von 5.45 eq/kg 5 Stunden lang umgesetzt, bis eine konstante Epoxidkonzentration von 2.85 eq/kg erreicht war. Nach dem Ende der Reaktion wurden dem Reaktionsgemisch zusätzlich 118.2 g flüssigen DGEBA-Epoxidharzes zugegeben.At 110 ° C, 123.9 g of a dimeric fatty acid and 28.3 g of adipic acid, 1.1 g of triphenylphosphine and 47.3 g of bis (4-hydroxyphenyl) sulfone with 658 g of a liquid DGEBA epoxy resin with an epoxy content of 5.45 eq / kg were 5 hours under vacuum and stirring long implemented until a constant epoxy concentration of 2.85 eq / kg was reached. After the reaction had ended, an additional 118.2 g of liquid DGEBA epoxy resin were added to the reaction mixture.
A/B-Vormischunq VM4 Bei 110°C wurden unter Vakuum und Rühren 123.9 g einer dimerenA / B premix VM4 At 110 ° C under vacuum and stirring 123.9 g of a dimeric
Fettsäure, 1.1 g Triphenylphosphin sowie 71.3 g Bis(4-hydroxyphenyl)sulfon mit 658 g eines flüssigen DGEBA-Epoxidharzes mit einem Epoxidgehalt von 5.45 eq/kg 5 Stunden lang umgesetzt, bis eine konstante Epoxidkonzentration von 2.82 eq/kg erreicht war. Nach dem Ende der Reaktion wurden dem Reaktionsgemisch zusätzlich 118.2 g flüssigen DGEBA-Epoxidharzes zugegeben.
Thixotropiermittel C Das Thixotropiermittel C wurde gemäss Patentanmeldung EP 1 152 019 A1 in einem blockierten Prepolymer mit oben erwähnten Rohstoffen hergestellt:Fatty acid, 1.1 g triphenylphosphine and 71.3 g bis (4-hydroxyphenyl) sulfone reacted with 658 g of a liquid DGEBA epoxy resin with an epoxy content of 5.45 eq / kg for 5 hours until a constant epoxy concentration of 2.82 eq / kg was reached. After the reaction had ended, an additional 118.2 g of liquid DGEBA epoxy resin were added to the reaction mixture. Thixotropic agent C The thixotropic agent C was produced according to patent application EP 1 152 019 A1 in a blocked prepolymer with the above-mentioned raw materials:
Trägermaterial: Blockiertes Polyurethanprepolymer: 5 600.0 g eines Polyetheφolyols (2000 g/ ol; OH-Zahl 57 mg/g KOH) wurde in Gegenwart von 0.08 g Dibbutyl-Zinn-Dilaurat unter Vakuum und Rühren bei 90°C mit 140.0 g IPDI zum Isocyanat-terminierten Prepolymer umgesetzt, bis der Isocyanatgehalt konstant blieb. Anschliessend wurden die freien Isocyanatgruppen mit Caprolactam (2% Überschuss) blockiert. o Harnstoffderivat (HSD1) in blockiertem Polyurethanprepolymer:Backing material: Blocked polyurethane prepolymer: 5 600.0 g of a polyethene polyol (2000 g / ol; OH number 57 mg / g KOH) became the isocyanate in the presence of 0.08 g of dibbutyl-tin dilaurate under vacuum and stirring at 90 ° C. with 140.0 g of IPDI -terminated prepolymer until the isocyanate content remained constant. The free isocyanate groups were then blocked with caprolactam (2% excess). o Urea derivative (HSD1) in blocked polyurethane prepolymer:
Unter Stickstoff und leichtem Wärmen wurden 68.7 g MDI-Flocken in 181.3 g des oben beschriebenen blockierten Prepolymeres eingeschmolzen. Danach wurden während zwei Stunden unter Stickstoff und schnellem Rühren 40.1 g N-Butylamin gelöst in 219.9 g des oben beschriebenen blockierten 5 Prepolymers zugetropft. Nach Beendigung der Zugabe der Aminlösung wurde die weisse Paste für weitere 30 Minuten weitergerührt. So wurde nach dem Abkühlen eine weisse, weiche Paste erhalten, welche einen freien Isocyanatgehalt von < 0.1% aufwies (Anteil Harnstoffderivat ca. 21%).68.7 g of MDI flakes were melted into 181.3 g of the blocked prepolymer described above under nitrogen and gentle warming. 40.1 g of N-butylamine dissolved in 219.9 g of the blocked 5 prepolymer described above were then added dropwise under nitrogen and with rapid stirring. After the addition of the amine solution had ended, the white paste was stirred for a further 30 minutes. After cooling, a white, soft paste was obtained which had a free isocyanate content of <0.1% (urea derivative content approx. 21%).
Allenfalls kann zu dieser Mischung noch weiteres Trägermaterial zugegeben werden. Zum Beispiel wurde für die Beispiele nochmals 4 g Trägermaterial (=Block. Prepolymer) zugegeben.At most, further carrier material can be added to this mixture. For example, a further 4 g of carrier material (= block. Prepolymer) was added for the examples.
Klebstoff-FormulierungenAdhesive formulations
Es wurden diverse Klebstoffzusammensetzungen gemäss Tabelle 1 hergestellt. Die Klebstoffe wurden nach Applikation bei 50°C während 30 Minuten im Ofen bei 180°C ausgehärtet. Alle Prüfungen erfolgten erst nach Abkühlung des Klebstoffes auf Raumtemperatur.Various adhesive compositions according to Table 1 were produced. After application at 50 ° C., the adhesives were cured in an oven at 180 ° C. for 30 minutes. All tests were carried out only after the adhesive had cooled to room temperature.
Prüfmethoden: Glasüberαanαstemperatur Tα (PIN EN ISO 6721-2/ PIN EN 61006)Test methods: Glass over temperature Tα (PIN EN ISO 6721-2 / PIN EN 61006)
Die Probekörper mit den Massen 50 x 10 mm wurden aus einer 2 mm dicken Klebstoffplatte welche 30 Minuten bei 180°C zwischen 2 Teflonfolien
gehärtet wurde, ausgestanzt,. Messung: Oszillation 1 Hz, Temperaturbereich - 50 - +150°C, Heizrate 2 K/Min. Die Glasübergangstemperatur Tg wurde beim Maximum der Kurve des mechanischen Verlustfaktors (Tangens δ) festgelegt.The test specimens with the dimensions 50 x 10 mm were made from a 2 mm thick adhesive plate between 30 Teflon foils at 180 ° C for 30 minutes was hardened, punched out. Measurement: oscillation 1 Hz, temperature range - 50 - + 150 ° C, heating rate 2 K / min. The glass transition temperature Tg was set at the maximum of the curve of the mechanical loss factor (tangent δ).
Zuascherfestiakeit ZSF (PIN EN 1465)Sugar resistance ZSF (PIN EN 1465)
Die Probekörper wurden mit elektrolytisch verzinktem Stahl (eloZn) mit den Massen 100 x 25 x 0.8mm hergestellt, dabei betrug die Klebfläche 25 x 10mm bei einer Schichtdicke von 0.3mm. Gehärtet wurde 30 Min. bei 180°C. Die Zuggeschwindigkeit betrug 10mm/Min.The test specimens were made with electrolytically galvanized steel (eloZn) with the dimensions 100 x 25 x 0.8mm, the adhesive area was 25 x 10mm with a layer thickness of 0.3mm. Curing was carried out at 180 ° C. for 30 minutes. The train speed was 10mm / min.
Imoact Peel (ISO 11343)Imoact Peel (ISO 11343)
Die Probekörper wurden mit elektrolytisch verzinktem Stahl (eloZn) mit den Massen 90 x 25 x 0.8mm hergestellt, dabei betrug die Klebfläche 25 x 30mm bei einer Schichtdicke von 0.3mm. Gehärtet wurde 30 Min. bei 180°C. Die Schlaggeschwindigkeit betrug 2 m/s.The test specimens were made with electrolytically galvanized steel (eloZn) with the dimensions 90 x 25 x 0.8mm, the adhesive area was 25 x 30mm with a layer thickness of 0.3mm. Curing was carried out at 180 ° C. for 30 minutes. The impact speed was 2 m / s.
Resultateresults
Die Resultate der Klebstoffformulierungen in Tabelle 1 zeigen, dass mit den erfindungsgemässen Zusammensetzungen die Kombination von hoher Schlagzähigkeit, hoher Glasübergangstemperatur und hoher Festigkeit erreicht werden kann. Die nicht erfindungsgemässen Beispiele 1 und 7 zeigen, verglichen mit den Beispielen 2 und 6, besonders deutlich den positiven Einfluss des Thixotropiermittels, respektive des Harnstoffderivates, auf die Schlagzähigkeit. Die Beispiele 2 bis 6 zeigen den Einfluss des verwendeten Epoxid-Adduktes sowie, dass gleichzeitig eine Erhöhung der Schlagzähigkeit und ein Anstieg des Tg durch die Erfindung realisiert werden kann, während die Zugscherfestigkeit unverändert bleibt. Beispiele 9 und 10, im Vergleich mit den Beispielen 2 und 6, zeigen, dass die gewünschten Eigenschaften unabhängig davon, ob die Zusammensetzung gefüllt oder ungefüllt ist, erreicht werden können. Beispiele 8 und 6 zeigen, dass die Anwesenheit eines Kern/Schalenpolymers einen positiven, wenn aber auch im Vergleich zum Thixotropiermittel, respektive des Hamstoffderivates, kleineren Einfluss auf die Schlagzähigkeit hat.
The results of the adhesive formulations in Table 1 show that the combination of high impact strength, high glass transition temperature and high strength can be achieved with the compositions according to the invention. Examples 1 and 7 not according to the invention show, compared to Examples 2 and 6, particularly clearly the positive influence of the thixotropic agent, or the urea derivative, on the impact resistance. Examples 2 to 6 show the influence of the epoxy adduct used and that at the same time an increase in impact strength and an increase in Tg can be achieved by the invention, while the tensile shear strength remains unchanged. Examples 9 and 10, in comparison with Examples 2 and 6, show that the desired properties can be achieved regardless of whether the composition is filled or unfilled. Examples 8 and 6 show that the presence of a core / shell polymer has a positive, albeit smaller influence on the impact resistance compared to the thixotropic agent or the urea derivative.